処理時間 t と膜厚 δ の線形関係。電流密度・電流効率・面積は現在の設定値を使用。
電流効率 η（10〜100%）に対する膜厚の変化。その他条件は固定。
同じ条件（J=3 A/dm², t=30分）での各金属の膜厚・析出質量比較。
電気めっきの仕組み — 会話で理解する
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電気めっきって、電流を流すと金属が表面に付くんですよね。なぜそうなるんですか？
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電気化学反応だ。めっき液（電解質溶液）の中に金属イオンが溶けていて、カソード（被めっき品）に電流を流すと、その金属イオンが電子を受け取って（還元反応）、固体の金属として表面に析出する。例えばニッケルめっきなら Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni という反応が起きる。
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「ファラデーの法則」を使うっていうのはどういうことですか？
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ファラデーの電気分解の法則は「析出する物質の量は流した電気量に比例する」というものだ。数式にすると m = M×Q/(n×F)。M は原子量、Q は電気量（クーロン）、n はイオン価数（Ni²⁺ なら 2）、F = 96485 C/mol がファラデー定数。Q = I×t（電流×時間）だから、電流と時間を掛け合わせれば析出質量が出るんだ。
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クロムめっきの電流効率が20〜35%ってすごく低くないですか？9割近くが無駄に？
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そう、クロムめっきは特殊で、六価クロム溶液では大量の水素が発生して電力の大部分が水素発生反応に取られてしまう。だからめっき電圧が高く、電力消費が多い。環境負荷も高いため、現在は三価クロムめっきへの切り替えや代替技術の開発が進んでいる。金（Au）なら電流効率は95〜99%と非常に高いんだ。
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電流密度を上げれば速くめっきできますよね？なぜ適切な電流密度の範囲があるんですか？
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電流密度が高すぎると「バーニング（焼け）」が発生する。カソード表面に金属イオンが供給される速度より析出が速くなると、表面付近のイオン濃度が枯渇して粗い・ザラついた皮膜になるんだ。逆に低すぎると析出速度が遅くなるし、スマット（ばい煙状の析出物）が発生することもある。適正範囲はめっき液種類や温度・攪拌によって変わる。
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プリント基板の銅めっきではどんな条件が使われるんですか？
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硫酸銅めっき液で J = 1〜5 A/dm²、膜厚目標は通常15〜30μm（IPC規格）。ビア（穴）の中まで均一に付けるのが難しくて、「スロー電流密度」でゆっくり付けたり、パルス電流（正逆転）を使ったりする。このツールで計算すると、J=2 A/dm², η=98%, t=30分で約20μmになるのが確認できる。
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金めっきは電子部品でよく使われますが、なぜそんなに高価な金を使うんですか？
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金は腐食しない・接触抵抗が低い・ハンダ付け性が良い、という特性が電子部品で必須だからだ。でも膜厚は0.05〜1μm程度の薄付けが多い。コネクタの摺動接点なら耐摩耗性のため0.5〜1μm、ボンディングワイヤ用パッドなら0.3〜0.5μm程度。このツールで金と同条件を比べると、原子量197、価数1なので析出速度が銅より速いことがわかる。
理論メモ — ファラデーの電気分解の法則
電流 \(I\)（A）を時間 \(t\)（s）流したときの析出質量 \(m\)（g）：
\[m = \eta \cdot \frac{M}{n \cdot F} \cdot I \cdot t\]
ここで \(M\) = 原子量 [g/mol]、\(n\) = イオン価数、\(F\) = 96485 C/mol（ファラデー定数）、\(\eta\) = 電流効率。
膜厚 \(\delta\)（m）：
\[\delta = \frac{m}{\rho \cdot A} = \eta \cdot \frac{M}{n \cdot F \cdot \rho} \cdot J \cdot t\]
ここで \(J = I/A\)（電流密度 A/m²）、\(\rho\) = 密度（kg/m³）。\(\delta\) は \(J \cdot t\) に比例することがわかる。
よくある質問
析出質量 m = η×M×I×t/(n×F) から膜厚 δ = m/(ρ×A) で計算します。M は原子量、I は電流、t は時間（秒）、n はイオン価数、F はファラデー定数 96485 C/mol、ρ は密度、A はめっき面積です。例：Ni（M=58.7、n=2、ρ=8.9g/cm³）で I=15A、t=1800s、η=97%、A=5dm²→δ≈20μm。
電流効率が低い（特にCrの20〜40%）と、電力消費が増大し、発生した水素ガスが皮膜に取り込まれて「水素脆化」を引き起こすリスクがあります。高強度鋼のめっき後は必ずベーキング（脱水素処理、190〜220℃×数時間）が必要です。水素ガスの発生は作業場の換気も重要です。
硬質クロムは膜厚 20〜500μm で耐摩耗・耐熱性向上（HV 800〜1000）が目的、シリンダー・金型・ロールに使用。装飾クロムは膜厚 0.1〜0.5μm で光沢・耐食が目的、下地に Cu/Ni めっきが必要。硬質は電流密度 30〜70 A/dm²、装飾は 10〜20 A/dm² と大きく異なります。
アノード・カソード間距離の最適化、攪拌強化、電解質濃度管理、エッジ効果対策（シールド板の使用）が有効です。深孔・複雑形状ではパルスめっき（正逆転）が均一性向上に効果的です。また、添加剤（光沢剤・均染剤）の使用もスローイングパワー改善に重要です。
六価クロム（Cr⁶⁺）は電流効率20〜35%で光沢のある皮膜が得られますが、発がん性・毒性が高くRoHS規制の対象です。三価クロム（Cr³⁺）は電流効率60〜70%と高く環境負荷が低いですが、厚膜（10μm超）が難しく、色調もやや異なります。現在、産業界では三価への移行が急速に進んでいます。
電流密度分布の不均一さは膜厚の不均一に直結するため、FEM（有限要素法）による一次電流分布・二次電流分布の解析が行われます。Abaqus や COMSOL ではラプラス方程式（∇²φ=0）を解いて電位分布→電流密度→膜厚分布を予測できます。金型やコネクタの複雑形状に対するめっき均一性最適化でCAEが実用化されています。